Особливості визначення розрахункових втрат потужності в протяжних лініях
Автор: Петрів Назарій Сергійович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: В даній роботі було сформовано алгоритм дослідження точності та розроблено цифрову модель визначення розрахункових енергетичних показників. Також проведено аналіз точності визначення розрахункових втрат потужності та електроенергії в протяжній лінії електропересилання різної довжини й при різних режимах пересилання потужності. Проведені дослідження дали можливість сформувати математичну модель для аналізу точності втрат потужності і електроенергії, та довели проблематику використання схем заміщення високовольтних протяжних ліній електропересилання в обчисленні втрат. Об’єкт дослідження – усталені режими протяжних ліній електро- пересилання. Предмет дослідження – особливості визначення розрахункових втрат потужності та електроенергії в протяжних лініях електропересилання під час усталених режимів. Мета дослідження: дослідити визначення енергетичних показників протяжних ліній в залежності від довжини лінії для характерних експлуатаційних усталених режимів та виробити рекомендації для зменшення цих похибок до бажаних значень. Адекватне обчислення втрат активної потужності та електроенергії в електричних мережах – важлива складова задачі планування симетричних усталених режимів електроенергетичних систем, їх оптимізації та управління ними. Пересилання активної та реактивної потужностей електроспоживачам супроводжується втратами в елементах електричної мережі. Активна потужність витрачається на нагрівання проводів ліній електропересилання, обвиток і сталі трансформаторів, а реактивна – на створення електромагнітних полів, які виникають в проводах лінії і обвитках трансформатора під час протікання через них змінного струму [5]. Відомо, що схеми заміщення устаткування електричних мереж в загальному випадку містять повздовжні і поперечні гілки. В повздовжніх гілках спостерігаються втрати енергії та потужності від протікання робочих струмів, в поперечних – втрати енергії та потужності від впливу робочої напруги [2]. Режим напруги в нормальних робочих режимах електричних систем змінюється у достатньо вузькому діапазоні навколо свого номінального значення. Це означає, що струми витоку, а, отже, і втрати в поперечних елементах схем заміщення устаткування майже не змінюються під час зміни навантаження електричної системи. Такі втрати умовно вважають незмінними і, зазвичай, визначають за номінальною напругою відповідного устаткування. Навпаки, втрати, обумовлені робочими струмами в елементах електричної мережі, постійно змінюються відповідно до зміни навантаження електричної системи. Такі втрати є змінними. Їх визначають за поточним навантаженням робочими струмами устаткування електричних мереж. Розглядаючи основні частини типової електричної мережі передачі та розподілу, середні значення втрат потужності на різних етапах у нормальних умовах роботи виглядають так [1]: • трансформатори на електричних станціях – 1-2 %; • лінії електропересилання – 2-4 %; • понижуючі трансформатори на підстанціях – 1-2 %; • трансформатори та кабелі розподільчих мереж – 4-6 %. «Оптимальний» діапазон втрат варіюється від системи до системи, але загальні втрати системи зазвичай коливаються від 7% до 10% у розвинених країнах. Втрати електроенергії залишаються ключовою проблемою в країнах, що розвиваються. У загальному випадку сумарні втрати повної потужності в лінії обчислюють як різницю потужностей її початку і кінця. Поряд з цим, під час розв’язування ряду задач аналізу, планування та оптимізації усталених режимів беруть до уваги, що в сумарних втратах потужності в лінії можна і доцільно виділяти дві їх складові, одна з яких в основному залежить від рівня напруги в лінії, а інша – від величини струму в лінії, зумовленого навантаженням [4]. Традиційно протяжну лінію розглядають як еквівалентний їй прохідний пасивний чотириполюсник (ПЧП) або представляють П-схемою заміщення. Значення параметрів гілок цієї П-схеми обчислюють або точно за точними значеннями постійних параметрів еквівалентного ПЧП, або наближено, як без так і з врахуванням коефіцієнтів Шварцкопфа. Отже, за такого підходу обчислення згаданих складових сумарних втрат потужності в лінії або неможливе, якщо користуємося лиш ПЧП-схемою, або обчислення виконується за значеннями напруг початку і кінця лінії на поперечних елементах та струму в поздовжній гілці П-схеми заміщення лінії без врахування нелінійного розподілу значень напруги і струму вздовж протяжної лінії, тобто з похибками. Також у випадку ліній електропересилання, довжина яких співмірна з довжиною хвилі робочої напруги, необхідно враховувати хвильовий характер процесу передачі електроенергії. Лінії такої довжини мають подаватися як кола з розподіленими параметрами, для яких характерна просторова неодно-часність змін стану [3].